智能家居無線數據傳輸的安全性分析

賴作華

【摘要】 隨著現代科學技術的不斷發展，無線數據傳輸技術在家居控制中得到了廣泛地應用，為智能家居的實現提供了必要的技術支持。本次研究將著重對ZigBee技術的安全性進行深入分析，探究了智能家居無線數據安全傳輸的實現路徑，為智能家居數據的安全傳輸提供有效的參考。

【關鍵詞】 智能家居 無線數據傳輸 安全性

改革開放以來，我國的ZigBee無線傳感技術得到了前所未有的發展，使智能家居得以實現，為人們的生活帶來了極大的便利。然而，受無線網絡開放性的影響，網絡設備所發送的數據可由任意設備接收，導致智能家居無線傳輸存在一定的不安全性，因此，對智能家居無線數據傳輸的安全性分析有著重要的實踐意義與應用價值。

一、ZigBee技術的安全性能

1、ZigBee協議棧。通常，在ZigBee網絡體系中，PHY、MAC層均采用的是IEEE802.15.4相關標準，ZigBee聯盟下的NWK與APL層則建立在PHY與MAC層之上，通常，PHY層僅能夠提供基本的無線通信功能，而MAC層則提供的是設備間單跳與鏈路功能。NWK除了兼具多跳與路由功能外，還能夠建立多種拓撲結構網絡[1]。APL層主要包括APS層與ZigBee設備對象即ZDO層，兩者均能夠為應用程序提供相應的服務，APL能夠滿足ZDO與其他應用程序的建立、傳輸與設備管理需求。當前，我國智能家居普遍采用的是ZigBee安全體系結構，該系統采用的是IEEE802.15.4安全服務，在多種安全服務的支持下，數據傳輸能夠得到加密處理，并對要接入網絡的設備進行密匙與身份認證管理。MAC層、NWK層以及APS層等相互協作能夠確保各自幀的安全傳輸。

2、ZigBee加密算法模式。在ZigBee系統中，多通過高級加密標志實現對MAC的算法加密控制，其采用的參數是128位，在IEEE802.15.4協議及ZigBee的支持下實現MAC層幀的一致性與真實性。一般情況下，MAC會對自身進行相應的安全處理，其安全級別則由上層控制，其安全性主要包括三種模式，第一種為CTR模式，其采用的是AES加密，第二種為CBC-MAC模式，其通過AES確保一致性，第三種則為CCM模式，其是CTR與CBC-MAC兩種模式的結合[2]。為了確保數據安全性，在CCM技術的基礎上開發了CCM*模式，其不僅具備CCM模式的所有特點，而且能夠支持不同安全級別采用同一密匙，具有一定的優越性。

二、智能家居無線數據傳輸的安全實現

2.1 ZigBee安全網絡的建立

通常，在智能家居系統中，首先需通過協調器建立相應的網絡，然后根據需要對網絡進行相關設置，使其滿足ZigBee網絡安全的需要。協調器通過對NIB屬性的設置達到安全級別配置。本次研究將協調器作為信任中心，選取的是住宅模式，并將NIB進行相應的設置，建立成為安全的ZigBee網絡。當新設備要加入此網絡時，需要先發送原語，并進行主動或被動掃描操作。需要注意的是在掃描操作中，需采用相關設備接收協調器網絡信息，再將原語與網絡進行連接。當協調器接收到命令幀后，向上級發送并確認原語。每加入一個新的設備均需要安全認證，具體見圖1。

2.2無線數據安全傳輸的實現

當前，CC2430無線收發芯片在ZigBee無線模塊中應用最為普遍，在AES協的支持下，其內置CPU負擔也得到了大大減輕。作為不同層次的共享通用源，AES協處理器每次只能夠處理1個實例，其能夠對數據進行加密、解密處理，具體見圖2。首先對DMA進行初始化，然后將Key置于AES協處理器，數據傳輸采用的是DMA法，需要設置相應的寄存器與源寄存器，代碼不同，其所采用的加密、解密模式也有所不同[3]。另外還可以通過對CBC-MAC對報文頭進行相應的保護，并對數據及MAC進行加密保護，以此實現無線數據安全傳輸。

三、結束語

智能家居系統中應用加密技術一方面能夠確保數據安全性，另一方面能夠有效避免外來設備的干擾，對智能家居信息的網絡通信形成了一定的保護作用，值得參考借鑒。

參 考 文 獻

[1]陳朝俊. 云計算與大數據下智能家居數據安全性分析[J]. 電子技術與軟件工程， 2015， 13（20）：206-206.

[2]安冬輝， 史麗軍， 朱博，等. 基于ANT協議的智能家居無線網絡系統設計[J]. 電視技術， 2016， 40（3）：38-43.

[3]韓子康， 陳金鷹， 徐曾萍. 移動終端控制下的智能家居安全問題[J]. 通訊世界， 2016， 15（4）：264-264.